力学实验指导书XUSTWord文档下载推荐.docx

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1、单个试件的单项抗压强度

式中：

P---------------试件破坏荷载，KN；

F---------------试件初始截面积，cm2；

2、每组试件单向抗压强度算术平均值（取小数点后1位）；

Ri---------------第i个试件单项抗压强度，Mpa

n----------------每组试件的数量。

3、每组试件测定结果偏离度

M---------------单项抗压强度的偏离值。

偏离值一般不小于20％。

七、实验报告要求

1、简述实验目的、实验方法及程序；

2、计算试件单向及抗压强度。

.

岩石名称

岩样编号

试件编号

含水状态

试件描述

试件尺寸cm

试样面积cm2

破坏载荷KN

抗压强度MPa

平均抗压强度MPa

备注

测定前

测定后

长

宽

直径

高

岩体单向抗压强度测定纪录表

工程名称：

送样单位：

采样地点：

测定时期：

年月日

测定：

计算：

校核：

岩石单向抗拉强度测定

a）掌握用劈裂法测定岩石单向抗拉强度的实验方法及操作技能。

b）对完整岩石强度分级和岩性描述。

本实验采用劈裂法测定岩石单向抗拉强度。

利用劈裂夹具在材料试验机上对园盘形试件进行集中荷载以经压缩，对经压缩使载荷尔蒙连线的平面内产生拉应力。

根据弹性理论在对经压缩条件下园盘中心D/2处：

受拉应力：

受压应力：

剪应力：

D——园盘直径，厘米；

T——园盘厚度，厘米。

上式表明，劈裂法不但有拉应力还有压应力共同作用破坏，但是岩石抗拉强度很低，抗压强度较高，园盘在受压应力断裂之前早已被拉应力拉断，所以试件还是属于受拉破坏，除了强度略有差别外，由于劈裂法实验简单，且所测抗拉强度与单向拉伸很接近，故采用此法来测定岩石的单向抗拉强度。

a）万能材料试验机；

b）劈裂夹具，如图所示；

劈裂法抗拉夹具

1．尖端为R2的刀刃；

2．夹具座；

3．刀承；

4．试件；

5．夹持螺钉；

c）游标卡尺（精度0.02毫米）。

四、岩石试件规格及数量

标准试件采用园盘形，直径

厘米，厚度2.5±

0.2厘米，试件两端面不平行度不得大于0.01厘米，上下端直径偏差不得大于0.02厘米。

每种状态下同一岩性试件的数量，一般每组不少于3块，若测定结果偏离度大于20％级以上时，应适当增补测试试件的数量。

a）对岩石试件进行编号，并对其颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态进行描述，并填入记录表内。

b）检查试件加工精度、量测试件尺寸，并填入表内。

c）选择压力机度盘，并挂上相应的摆锤。

d）通过试件直径两端沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载基线，将试件放置在夹具内，使夹具上下刀刃对准加载基线，用两侧夹持螺钉固好试件。

e）把夹好试件的夹具放入试验机上下承压板之间，使试件中心线和试验机中心在一条直线上。

f）启动试验机，施加几百牛顿载荷后，松开夹具两侧夹持螺钉，然后以每秒0.03~0.05Mpa的速度加载直到破坏。

g）记录破坏荷载，对破坏后的试件进行描述。

1、单个试件的单向抗拉强度

MPa

D---------------试件直径，㎝；

L---------------试件厚度，㎝。

2、每组试件单向抗拉强度算术平均值

Ri---------------第i个试件单项抗拉强度，Mpa

n----------------每组试件的数量，块。

a）简述实验目的及实验原理，实验程序；

实验结果计算及偏离度计。

岩石

名称

抗拉强度MPa

平均抗

拉强度MPa

岩体单向抗拉强度测定纪录表

送样单位：

测定时期：

岩石单向抗剪强度测定

a）掌握用变角剪切夹具测定岩石单向抗剪强度的实验方法及操作技能。

b）用实验结果绘制并分析正应力

及剪应力

的曲线图。

a）利用变角夹具在试验机上对岩石园柱形试件进行单面剪切。

具体方法是将岩石试件放在试验机上的一对斜角模具中间，施加垂直载荷P，以不同角度的预定面剪断，其原理如右图所示。

为消除变角夹具的水平阻力，将一系列滚动轴承安置在上下夹具与试验机上下承压板之间，并使滚动轴平行于剪切面（但不等距），试验机施加的垂直力P自动发解为垂直于剪切面的法向力分量和平行于剪切面的切向力分量：

即：

KN

N——法向力分量，KN；

T——切向力分量，KN；

——垂直力与剪切面间的夹角。

如果该力均匀分布在剪切面上，剪切面的面积为F，相应的正应力和剪应力为：

MPa

选择不同的变角夹具角度来改变垂直力与剪切面间的夹角，从而求出各种剪切角度的正应力值及剪应力值，将其绘制在

—

直角坐标系中，用曲线板把各点连成一条曲线，即为岩石剪切强度曲线。

为便于工程上应用，可将曲线简化成直线形式，简化后的议程式为：

C——直线段在

轴上的载距，即为岩石凝聚力；

——岩石强度曲线的倾角，即为岩石的内摩擦角。

a）材料试验机；

b）变角剪切夹具；

标准试件采用直径

厘米高5±

0.2厘米。

试件数量应根据实验方式确定，按每个角度下做一个试件，取5个以上剪切角度，试件数量不少于5个。

按每个角度下做3个试件，取3个剪切角度，试件所需数量不少于9个。

如果采用第二种方式，在计算平均值的同时计算偏离度，若偏离度超过20%，应适应增补试件数量。

b）检查试件加工精度、量测试件尺寸，按试件直径和高度分别量测两次，取算术平均值，填入表内。

c）在

范围内选择三个或一个以上的剪切角度，按不同的剪切角度将试件分组编号。

d）选择试验机度盘（略）。

e）将变角剪切夹具装置在试验机上，检查其中心线与承压板中心线是否重合，轴承滚动是否灵活等。

f）启动试验机，并将试验机度盘指针调整为零，使其处于工作状态。

g）按选择的剪切角度，调整变角剪切夹具角度。

安放好试件，按试验机操作堆积进行加载，加载速率以每秒0.5~1Mpa的速率直到试件破坏。

加载时实验人员应远离工作台，并采取适当的保护措施。

h）记录破坏情况并进行描述。

1、单个试件剪切破坏面上的正应力

和剪应力

的计算：

2、每个剪切角度下试件破坏时剪切面上平均正应力和平均剪应力的计算：

——每个剪切角度下第i个试件破坏时剪切面上的正应力；

——每个剪切角度下一组试件的个数。

3、计算每个剪切角度下实验结果的偏离度：

——正应力的偏离度；

——剪应力的偏离度；

——正应力的偏离值；

——剪应力的偏离值。

4、C、

值的计算

由直线方程式

可在直线上任意取1点和2点，得出剪应力为

和

，正应力

，代入下列公式，即可求出C、

值。

a）简述实验原理及实验程序。

b）计算实验结果。

绘制岩石强度曲线。

岩样

编号

试件

含水

状态

剪切

角度

剪切面积cm2

最大剪

应力

最大正

平均最大

剪

正

内摩擦角

凝聚力C

岩体单向抗剪强度测定纪录表

送样单位：

采样地点：

测定时期：

测定：

岩石变形参数测定

a）用实验方法绘制岩石试件在单轴压缩下的应力应变曲线。

b）掌握岩石试样弹性模量及泊松比的电测方法。

在单向载荷下岩石试件应力——应变曲线具有近似直线形式的变形特征，其应力——应变关系服从虎克定律：

——应力值E——弹性模数

——应变值

根据岩石在单向载荷下的变形性质，利用电阻应变测量技术测定岩石试件变形，其工作原理是将电阻应变片固定在被测试件的表面上，当试件产生纵向和横向变形时，电阻应变片的金属丝也在伸长和缩短，其电阻值发生相应的变化，将试件的应变转化为电阻值的变化，通过电阻应变仪中的电路电桥将应变片的电阻值变化又转化为电压或电流的增量，并经过放大器进行放大，最后换算成应变数值或输出与应变成正比的模拟电信号（电压或电流），输入记录装置，如图所示为上述电阻应变仪的工作原理方框图。

b）电阻应变仪（静态或动态）和预调平衡箱；

c）万用表、测电笔、游标卡尺等。

利用实验十四所粘贴好电阻应变片的岩石试件，每种状态下同一岩性的岩石试件数量一般不少于3块。

五、实验步骤

a）测定前应对粘贴好电阻应变片岩石试件的编号、尺寸、颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态等进行核对，并填入记录表内。

b）检查试件上电阻是否粘贴固定，导线的焊接是否完好。

c）连接应变仪与预调平衡箱，测试试件和温度补偿块之间的连线（电阻应变片可采用半桥或全桥接法），将试件置于承压板中。

d）接通电源，预热半小时，将应变仪所接各点读数预调到零位。

e）选择压力机度盘。

f）开动压力机，施加初载荷，检查仪器工作情况。

g）按每秒0.5~1Mpa的速度逐级加载，按估计破坏载苛的十分之一间隔读一次读数，记录载荷与应变值，直到破坏。

每个测定过程读数不得少于七个点，同一试件所有应变值应昼同时测出。

h）记录破坏载荷值过程中出现的现象，并对试件破坏进行描述。

六、计算与整理

1、检查测定结果，废弃可疑数据，分别计算应力值，纵向应变和横向应变片的平均值。

①应力计算公式：

——应力值MPa；

P——与应变相对应的载荷KN；

F——试件初始面积cm2。

②纵向应变和横向应变取各应变片测值的平均值。

2、根据破坏载荷计算单向抗压强度：

R——单向抗压强度MPa；

P——破坏载荷KN；

F——试件初始截面积cm2。

3、在应力——纵向应变曲线上，原点与50%抗压强度点连线的斜率为割线模量：

E50——割线模量MPa；

——单向抗压强度50%MPa；

——试件承压

应力时的纵向应变值。

4、在应力——纵向应变曲线上直线段的斜率为切线模量（通常称为弹性模量）：

Et——切线（弹性）模量MPa；

——应力应变曲线直线段始点的应力MPa；

——应力应变曲线直线段终点的应力MPa；

——应力应变曲线直线段始点应变值；

——应力应变曲线直线段始点应变值。

5、根据应力——纵向应变和应力——横向应变两曲线上对应直线段部分纵向和横向应变的平均计算泊松比：

——泊松比；

——应力——横向应变两曲线上对应直线段部分应变的平均值；

——应力——纵向应变两曲线上对应直线段部分应变的平均值。

a）简述实验原理及实验步骤。

绘图应力——应变曲线图，计算弹性模量和泊松比，并写出弹性模量是在那个应力水平下决定的。

岩体变形参数测定纪录表

试件直径（㎝）

截面积cm2

试件高度（㎝）

室温0C

序

号

纵向

载荷

（KN）

（MPa）

纵向应变

（

）

横向应变

体积应变

1片

2片

3片

平均

破坏载荷=单向抗压强度=

变形参数